水环境中基于分离-富集的金属形态分析方法研究进展

金属的形态对其在环境介质中的迁移转化、生物有效性和毒性具有重要影响.目前认为,金属的自由离子态和不稳定络合态是具有潜在生物有效性的形态,而纳米颗粒的存在使得具有生物有效性的金属形态变得更为复杂.痕量金属和纳米颗粒在天然水环境中的含量较低,大部分检测方法无法达到检测限要求.基于分离-富集的金属形态分析方法因检测限低、操作简单、结果可靠等优点被广泛用于环境中痕量金属及纳米颗粒存在下金属的形态分析.本文从原理、应用条件和优缺点等方面对梯度扩散薄膜技术、唐南渗析膜技术、离子交换技术和渗透液膜技术等基于分离-富集的金属形态分析方法进行综述,为水环境中金属形态分析方法的选择提供了参考和依据.     

新型螯合树脂——木屑柠檬酸脂的合成及其应用

本文选用木屑作为螯合树脂的不溶性骨架材料,与柠檬酸通过酯化、水解反应,主要引入了β-羟基戊二酸功能团,制得了新型螯合树脂——术屑柠檬酸脂(简称CS)。实验表明,CS树脂价廉易得,具有良好的离子交换树脂所要求的理化性质和广谱的重金属选择性,能有效地处理重金属工业废水和回收贵重金属。     

聚合氯化铝中纳米Al13的层析法分离及其水解过程研究

采用聚丙烯酰胺凝胶层析法分离纯化聚合氯化铝(PAC)中的Al13形态,并采用Al-Ferron逐时络合比色法和27Al-NMR对Al13形态进行分析和表征;结果表明,在层析法分离中,随着洗脱时间的延长各种铝形态按分子的大小依次被洗脱下来,因此,截取中间组分即可得到最高含量为99%以上的纳米Al13形态;通过对水解过程的研究可以推断,各种铝形态最终水解产物的粒径多集中在20μm和100μm附近,不同的铝形态到达最终水解产物的速度各不相同,具有最高Alb含量的纳米Al13形态具有较高的水解稳定性.     

超滤技术及其应用

超滤是用于水处理的一种新型膜技术,它已广泛地用于工业排放水和工艺水的深度处理,化工、食品和医药工业中大分子溶液的浓缩,纯化和分离,生物溶液的除菌、澄清和纯化,以及超纯水的制备。本文简要地介绍了超滤技术的原理、设备、流程,影响透水通量的因素、膜设备的寿命、经济分析及其应用范围。     

微库仑法测定砷的探讨

用还原剂把砷还原为挥发性的砷化氢的过程既是分离手段,同时是测定砷的方法的组成部分。例如,用二乙基二硫代氨基甲酸银法(Ag DDC)和原子吸收法(AAS)测定砷都包含了这一过程。所用的还原剂有锌、铝和硼氢化钠等。前两种金属,主要是锌,常用于AgDDC法,硼氢化钠主要用于AAS法。     

不同尺度纳米镍对秀丽线虫发育毒性的比较研究

应用模式生物-秀丽隐杆线虫研究金属纳米镍的生殖发育毒性。采用20nm和90nm镍分别以2.5和5.0μg·cm-2两个剂量对秀丽隐杆线虫进行染毒,并以微米镍和生理盐水作对照,采用后代数目、世代时间、形态和体长、寿命和半数致死率等生殖发育相关评价指标,对纳米镍生殖发育毒性进行评价。结果发现,与生理盐水对照组和微米镍组比较,秀丽线虫暴露于20nm和90nm镍的两个剂量组后,均表现出生殖和发育的异常(P<0.01),并有剂量依赖性。且90nm镍暴露对秀丽线虫后代数目、世代时间、形态和体长、寿命和半数致死天数等指标的缺陷作用均显著于20nm镍。研究表明,纳米镍可影响秀丽线虫的生殖和发育功能,这一效应与纳米粒径和暴露浓度有关。此结论可为制定纳米镍的接触限值标准提供参考。     

热带滨海区不同土地利用背景下土壤溶解性有机氮的组成与粒径分布特征

溶解态有机氮(DON)是土壤中活跃的氮库,其生态环境行为与它的化学组成和粒径分布密切相关。为评估热带滨海区不同土地利用方式对不同粒径中土壤溶解性有机氮组成特征的影响,从水稻田、橡胶园、菜园和果园采集土壤样品,通过一系列微滤和超滤(0.7,0.45,0.2,0.1μm,100,10,1 kDa)对土壤溶解性有机氮分级,并使用连续流动分析仪、三维荧光光谱和红外光谱研究了滤液中溶解态有机氮、无机氮的含量及荧光组分和有机官能团特征。结果表明,4种土地利用背景下土壤DON值的范围为5.25-10.88 mg·kg^-1,其大小顺序为水稻>菜园>果树>橡胶,且DON与溶解性总氮(DTN)的比值范围为26.08%-67.11%,其中橡胶土最高,水稻土最低;不同粒径下4种土地利用类型土壤DON主要集中在<100 kDa的粒径中,其值范围为4.85-9.48 mg·kg^-1,占全量的85.89%-92.41%。三维荧光光谱(3D-EEMs)及平行因子分析表明,4种土地利用背景下土壤DON含有两种类腐殖质组分及一种类蛋白质组分,且以类腐殖质组分为主,占比54.00%-77.67%;类蛋白组分对土地利用变化敏感,且随着粒径的减小,类蛋白组分占比增加,在<1 kDa组分中比例最高。红外光谱结果表明,4种土地利用背景下土壤DON主要在6个位置有相似的吸收峰,包含3410 cm^-1、1636 cm^-1、1402 cm^-1、1138-1035 cm^-1、673 cm^-1、602 cm^-1,不同土地利用背景下各吸收峰的透光度不同,强度最大的吸收来自游离的胺类N-H伸缩振动;水稻、菜园土壤DON芳香物质含量较高,结构较复杂。了解DON的组成与粒径分布对土地利用的响应,对进一步研究其生态环境行为具有重要意义。     

反相-高效液相色谱法测定天然水及标准参考物质中的铜、钻、镍

本文用高效液相色谱法采用国产填料YWG-C18柱对铜、钴、镍、硒和汞等金属的二乙基二硫代氨基甲酸(?)合物的色谱行为进行了研究。讨论了影响分离效率的条件,确定了甲醇-水-乙醇(88:12:0.2)体系为最合适的流动相。建立了同时测定铜、钴、镍的快速、灵敏方法,可用于天然水及标准参考物质中ppb级铜、钴、镍的测定。铜、钴、镍的最低检出限分别为0.4,0.1及0.8ng。     

茜素络合剂-微分吸附计时电位法测定高含铁量土壤中铝形态

研究了茜素络合剂-微分吸附计时电位法(AC-ASV)测定土壤溶液中铝形态的最佳条件,着重探讨了共存离子,特别是土壤溶液中的无机离子和有机阴离子对测定铝的影响,建立了测定土壤溶液中铝形态方法。用该法可测定总反应性铝、总单核铝[Ala]和稳定性单核铝[Ali],由总反应性铝减去总单核铝求得酸溶性铝[Als],由总单核铝[Ala]减去稳定单核铝求得不稳定单核铝[Alo],与标准的Driscoll方法(阳离子树脂交换分离-8-羟基喹啉-原子吸收法)进行了比较。结果表明:茜素络合剂(AC)-微分吸附计时电位法灵敏度较高,铁的干扰较少。该法适合于测定含铁量比较高的土壤溶液中的铝形态。     

铅锌矿区周边耕地土壤团聚体重金属污染状况及风险评估

为了解铅锌矿区耕地土壤团聚体污染状况,以贵州省都匀范家河铅锌矿区周围耕地土壤为研究对象,研究土壤团聚体中镉(Cd)、铅(Pb)、锌(Zn)3种重金属垂直分布特征和赋存形态。采用三步连续提取法(BCR)对污染土壤团聚体中3种重金属进行赋存形态分析,利用分布因子法(DFx)和地质累积指数法(Igeo)评估其环境风险。结果表明:土壤样品中重金属Cd、Pb和Zn的平均质量分数分别为23.25、518.40、3471.83 mg·kg^-1,已分别达到贵州土壤背景值的35.23、36.35、14.73倍,且3种重金属在土壤团聚体中的含量与其主要赋存形态特征均存在明显差异。研究区域剖面土壤中各粒径Cd主要以残渣态和可还原提取态的形式存在,各粒径Pb主要以残渣态和可氧化提取态的形式存在,80%及以上各粒径Zn为残渣态,综合得出研究区域土壤中重金属潜在影响程度为Cd>Pb>Zn。分布因子法结果表明:在0-100 cm剖面深度,Cd主要富集在0.25-1 mm的颗粒中,Pb主要富集在1-2 mm的颗粒中,Zn主要富集在0.053-2 mm的颗粒中;地质积累指数法结果显示,各粒径颗粒中Cd、Zn的污染水平主要为重污染,Pb主要为偏重污染。研究矿区周围耕地土壤已受到严重的重金属污染,应采取有效措施进行修复治理。该文为范家河铅锌矿区环境风险评价提供基础,旨在为矿区环境管理提供数据支撑。     

TiO2固定薄膜光催化剂的制备与表征

以钛板为基材,制备TiO2固定薄膜光催化剂.X射线衍射法表征结果表明,TiO2半导体光催化剂主要呈锐钛矿晶型,平均晶粒尺度为35.7nm.电子扫描显微镜法表征结果显示,光催化剂表面形态均匀、致密,TiO2与Ti板结合紧密、牢固.电化学法表征结果显示,光催化剂为n型半导体,外加电场将极大地促进光生电子和空穴的分离,有利于光催化氧化技术效率的提高.苯甲酰胺降解试验表明,外加电场对光催化氧化技术具有较强的辅助作用,电助光催化氧化技术的处理效率远远高于光催化氧化技术,当施加的电极电位为-0.05V(SCE)时,苯甲酰胺在120min时的去除率可达95%.     

不同尺度纳米镍对秀丽线虫的发育毒性

应用模式生物-秀丽隐杆线虫研究金属纳米镍的生殖发育毒性.采用20 nm和90 nm镍分别以2.5和5.0 μg·cm2两个剂量对秀丽隐杆线虫进行染毒,并以微米镍和生理盐水作对照,采用后代数目、世代时间、形态和体长、寿命和半数致死率等生殖发育相关评价指标,对纳米镍生殖发育毒性进行评价.结果发现,与生理盐水对照组和微米镍组比较,秀丽线虫暴露于20 nm和90 nm镍的两个剂量组后,均表现出生殖和发育的异常(P)＜0.01),并有剂量依赖性.且90 nm镍暴露对秀丽线虫后代数目、世代时间、形态和体长、寿命和半数致死天数等指标的缺陷作用均显著于20 nm镍.研究表明,纳米镍可影响秀丽线虫的生殖和发育功能,这一效应与纳米粒径和暴露浓度有关.此结论可为制定纳米镍的接触限值标准提供参考.     

大气降尘与土壤中重金属铬的形态分布规律

主要对成都理工大学校园内大气降尘和土壤中重金属铬的形态分布进行了分析比较,得出以下结论:重金属铬在大气降伞和土壤中的含量存在差别,大气降尘中铬的最明显大于土壤中的量,且基本上是土壤的两倍左右.且形态分布规律不同,大气降尘中铬含量的形态分布由大到小的次序是:残渣晶格态,铁锰氧化物结合态,有机结合态,碳酸盐结合态,可交换态;土壤中南大到小的次序是:残渣品格态,有机结合态,铁锰氧化物结合态,碳酸盐结合态,可交换态;铬在大气降尘中多存在于残渣晶格态(35.35%～59.82%)和铁锰氧化物结合态(25.97%～40.23%),且两者相差不大.而在土壤中多存在于残渣晶格态(37.22%～75.06%)和有机结合态(4.30%～12.98%),且主要以残渣品格态为主.形态分离方法采用Tessier五步连续提取法,重金属铬的测定方法采用国标方法(GB/T 5009.123-2003)示波极谱法.     

腾冲热海高温酸性热泉类病毒颗粒的多样性

为了解云南腾冲热海高温酸性热泉中类病毒颗粒的多样性及特征,采用电子显微镜、双层平板及DNA限制性酶切分析等方法,从腾冲热海61~94℃酸性热泉富集液中分离纯化病毒颗粒,对病毒形态特征进行分析比较.结果显示:腾冲热海不同酸性热泉样品富集培养物中病毒DNA的限制性酶切图谱差异明显;病毒液中共观察到4种不同类型的病毒状颗粒,依据其形态特征,大致可以分为头尾型病毒、丝状病毒、球状病毒、纺锤型病毒;这些病毒形态与分离自美国、日本、冰岛等地的高温酸性热泉病毒形态基本相似,多数类似于硫化叶菌已发现的病毒,可见腾冲热海高温酸性热泉中类病毒颗粒具有一定的多样性.同时分离获得一株硫化叶菌病毒,呈纺锤形,一端有尾,纺锤形头部的大小为220 nm×80 nm,尾部的长度变化很大,从20~100 nm不等,平均长度为50 nm左右,病毒有囊膜,囊膜的厚度约为10~15 nm,该病毒的形态特征、形成抑菌斑的大小及宿主菌株的特性与分离自腾冲热海的第一株硫化叶菌病毒STSV1差异显著,可能为一株新的硫化叶菌病毒,故命名为STSV2(Sulfolobus tengchongensis spindle-shaped virus 2).     

表面活性剂强化重金属污染植物修复的可行性

表面活性剂因具有亲水亲脂的两亲性，已被广泛用来治理环境污染。利用表面活性剂强化植物萃取土壤重金属的可行性，是建立在表面活性剂、重金属、土壤、植物等四者之问的关系基础上的。文章根据乳化液膜分离、胶团强化超滤、金属液泡吸收等技术探讨了表面活性剂与重金属的关系。表面活性剂在其浓度超过临界胶束浓度时，在溶液中形成胶团，通过静电吸附与超滤，去除溶液中的重金属。超滤技术与ξ电位的试验结果确定了表面活性剂与土壤的关系，即土壤界面的吸附和金属缔合后，通过降低表面张力和增流作用解吸被吸附的金属。细胞膜透性学说揭示了表面活性剂与植物的关系．即表面活性剂改变生物膜的结构和透性，促使植物对重金属的吸收。开发环境友好性的生物表面活性剂是该研究领域的前沿方向。     

工业污染源复杂废水体系的水质剖析方法

叙述了对工业污染复杂废水体系进行剖析的方法和程序。经过在不同pH下,用不同极性溶剂萃取及XAD树脂吸附提取后,废水中96％以上的有机污染物可以得到提取和富集。逐级萃取后对水相进行COD值检测,可以得知在不同条件下,有机污染物被从水中提取和富集的程度。将萃取物在硅胶层析柱上进行预分离,可以使含量悬殊的化合物按类别得以分离。经预分离后的萃取相,进一步用毛细管气相色谱和色-质谱进行分析鉴定,对其中主要的污染物,选择合适的色谱条件进行定量分析。应用此法对煤气化废水进行剖析,从中测出三百余种有机、无机污染物,并对其中主要类别化合物进行了定量分析。     

污水厂尾水及受纳河流样品溶解有机物(DOM)的分子光谱解析及识别

为了研究污水厂尾水对受纳水体的影响,采用XAD-8和阴阳离子交换树脂联用技术,对合肥市污水厂不同处理工艺出水以及朱砖井污水厂受纳河流上下游水样进行分离富集处理,获得了亲水性碱(HIB)、亲水性酸(HIA)、亲水性中性物质(HIN)、憎水性碱(HOB)、憎水性酸(HOA)和憎水性中性物质(HON) 6种组分。采用DOMfluor、PARAFAC、PAC投影等数学分析方法,将前述5种树脂分离组分以及原水水样的荧光光谱进行解析,获得类蛋白质、类富里酸和类胡敏酸3种主成分。结合溶解有机碳分析结果,得到DOM总有机物中憎水性有机质约占75%,主要为类富里酸和类胡敏酸等憎水性腐殖质。结合傅里叶变换红外光谱分析结果,发现亲水性物质主要包含多糖、蛋白质和磷酸盐化合物等物质,憎水性物质HOA、HOB主要包含脂类和有机酸等。通过比较二十埠河上下游水样以及树脂分离后组分的主成分得分值,发现纳污河流污染较重,污水厂尾水对受纳水体水质影响较小。     

四川盆地西缘4种人工林土壤团聚体及有机碳特征

土壤团聚体作为土壤结构的基本单元,强烈影响着土壤物理化学性质.通过干筛法对四川盆地西缘4种人工林(柳杉林、含笑林、桢楠林和麻栎林)两个土壤层次(0-20 cm和20-40 cm)土壤团聚体及有机碳进行研究.结果表明:4种人工林土壤团聚体均以2 mm粒径为主,而0.5-0.25 mm粒径团聚体仅占1.07%-3.39%;柳杉人工林0-20 cm土壤有机碳含量比20-40 cm高2倍多,其他3种人工林两个土壤层次差异幅度相对较小;与2 mm土壤大团聚体相比,各林地微小团聚体有机碳含量相对较高.2 mm粒径团聚体对有机碳贡献率达到72%-87%.但是,较小粒径土壤团聚体有机碳储量相对较高.综上所述,就土壤团聚体及有机碳特征而言,柳杉林和麻栎林比桢楠林和含笑林更适合用于当地植被恢复.     

硫酸盐对墨水湖沉积物间隙水中Mn和Cu的作用

正目前沉积物原位采样和测定的技术主要有透析法、伏安法、半透膜装置、薄膜扩散平衡技术(DET)和薄膜扩散梯度技术(DGT)[1].DET技术中,膜内的水被固定在凝胶上,外部溶液中的离子可自由扩散到凝胶中,通过测定凝胶中不同位置离子的含量获取间隙水浓度的信息,测定的是达到平衡时的浓度.DGT技术以Fick扩散第一定律为其理论基础,可测定自然界中重金属的生物有效态,比形态分级技术更能反映生物体对重金属的吸收.本研究通过DET和DGT的手段,研究硫酸盐对武汉市墨水湖沉积物间隙水中重金属浓度和生物有效性的影响.1材料与方法     

TiO2多孔纳米微粒的制备及其物性表征

首次利用高分子悬浮聚合与溶胶－凝胶法相结合的技术，成功地制备了具有中空结构的TiO2多孔微粒，并用X－Ray,SEM,自动气体吸附仪等手段对其物理性质进行了系统表征，在最优pH条件下制备的TiO2微粒比表面可达67.5m^2/g，平均粒径为2μm，孔体积为0.1cm^3/g。与商品纳米TiO2相比，其微米尺寸使其具有易于分离和重复使用等优点，晶粒的结构特点决定了其具有高催化活性。